Les installations electriques industrielles 1. Introduction Les installations électriques industrielles sont étudiées en tenant compte des impératifs de sécurité et d'exploitation. Il est également nécessaire de se prémunir afin d'éviter toute cause de perturbation dans le fonctionnement du système. r protéger le matériel d'une installation. Dans ce qui suit, les différentes protections matérielles nécessaires à toute installation électrique de puissance et leur principe de fonctionnement, seront analysées à partir du schéma de commande d'un moteur asynchrone. 2. Présentation Tout équipement de force motrice comprend deux parties distinctes. ➢ une partie puissance avec différents constituants (Q1, K1, K2, K3 et F1) dont la fonction est d'assurer le raccordement de l'actionneur ( moteur ) au réseau d'alimentation en toute sécurité. ➢ une partie commande dont les fonctions sont : une action manuelle : marche et arrêt du moteur avec arrêt d'urgence en cas d'incident. une action mécanique traduisant les informations des fins de course. une action thermique traduisant les informations liées à la protection du moteur. 3. Approche fonctionnelle de la ligne d'alimentation électrique Les différents constituants insérés dans le circuit d'alimentation d'un moteur électrique, doivent assurer les fonctions suivantes, répondant à la norme IEC 947-4. Partie Partie Fonctionnelle Fonction puissance commande N L1 L2 L3 13 5 Q 14 A2 6 5 4 3 2 Q 1 Contacteur Isoler le circuit de la ligne d'alimentationpar une action manuelle et protéger l'actionneur (ici un moteur) contre les court-circuit grâce aux fusibles 14 Sectionneur porte fusible 3 1 Énergie électrique KM Relais thermique M Détecter un défaut de surcharge sur l'actionneur (ici le moteur) 96 4 v u Moteur 6 F 2 F 13 6 5 A1 4 3 KM 95 2 1 KM Commuter la mise en ou hors tension d'un actionneur (ici le moteur) à partir d'une information venant de la partie commande (bouton de marche, capteurs, ...) w Convertir l'énergie électrique en énergi mécanique M3 Énergie mécanique cours_03a.sxw novembre 2003 1/3 Cours Électrotechnique Les installations electriques industrielles 4. Approche matérielle des différents constituants 4.1. Constituant Q : Le sectionneur porte-fusibles Fonction : isoler le circuit de la ligne d'alimentation par une action manuelle et protéger l'actionneur contre les court-circuit grâce aux fusibles. aucun pouvoir de coupure ( manœuvrable à vide) Représentation normalisée d'un sectionneur porte fusibles tripolaire. Avec des contacts pour le circuit de puissance (repéré : 1-2, 3-4 et 5-6) et pour le circuit de commande (repéré 13-14). 13 5 Contacts de Contact puissance porte-fusibles auxiliaire 1 Symbole normalisé : 3 Caractéristiques : Q 14 6 4 2 Q Le contact auxiliaire est un contact de précoupure en série avec la commande. 4.2. Constituants K1, K2, K3 : Le contacteur Fonction : commuter la mise en ou hors tension d'un actionneur (ici moteur) à partir d'une information L'alimentation de l'actionneur ne sera possible que si le sectionneur Q1 est fermé. Bobine de Contact commande auxiliaire 5 14 1 Contacts de puissance A2 Symbole normalisé : 3 Remarque : KM KM 13 A1 6 4 2 KM Principe de fonctionnement : Le contacteur est piloté à partir de sa bobine de commande. Son alimentation entraîne l'excitation de la bobine (repérée A1-A2) et la fermeture des contacts de puissance (repérés : 1-2, 3-4 et 5-6) et contacts auxiliaires (repéré 13-14) grâce à la liaison mécanique. La désexcitation (bobine non alimentée) provoque l'ouverture de tous les contacts. Remarque : Possibilité de retarder la fermeture ou l'ouverture des contacts par adjonction de blocs auxiliaires temporisés. 4.3. Constituant F1 : Le relais thermique Fonction : détecter un défaut de surcharge sur l'actionneur (une surcharge est une consommation excessive de courant). Symbole normalisé : Contact auxiliaire à verrouillage mécanique 95 5 3 1 Contacts de puissance 96 6 4 F 2 F Principe de fonctionnement : L'intensité consommée par l'actionneur traverse le relais thermique. En cas de surcharge, celui-ci cours_03a.sxw novembre 2003 2/3 Cours Électrotechnique Les installations electriques industrielles assure la protection de l'actionneur en ouvrant le circuit de commande par l'intermédiaire de son contact auxiliaire (repéré 95-96). L'ouverture du circuit de commande provoque la désexcitation de la bobine de commande du contacteur et donc l'ouverture des pôles de puissance du contacteur. L'actionneur n'est plus alimenté. Pour réenclencher le système, il est nécessaire de procéder au réarmement du relais thermique (sécurité de fonctionnement). Principe de détection d'une surcharge de la part du relais thermique Le relais thermique est constitué de 2 bilames, l'une fixe, l'autre mobile qui est déformable par élévation de température. Lorsqu'il y a une surcharge, l'élévation de température engendré par l'élévation de courant consommé par le moteur, déforme le bilame mobile. Lorsqu'il y a contact entre les 2 bilames, le contact du circuit de commande s'ouvre entraînant l'ouverture du circuit de puissance. Pour réenclencher le système, il est nécessaire de procéder au réarmement du relais thermique (sécurité de fonctionnement). 4.4. Le moteur Fonction : transformer l'énergie électrique en énergie mécanique en toute sécurité grâce à la mise en œuvre des différents constituants. Symbole normalisé : v u M 5. M3 w Représentation normalisé d'un moteur asynchrone. Les lettres u, v et w représentent les trois phases du moteur. schéma de commande d'un moteur asynchrone cours_03a.sxw novembre 2003 3/3 Cours Électrotechnique